에너지를 효율적으로 저장하는 방법, 배터리(Battery)

🥯 민희진은 돌아올 수 있을까?

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알기 쉬운 이차전지소재 이야기 : 꿈의 배터리라 불리는 전고체전지의 미래

 

일차전지 (Primary Battery)

 

• 정의: 한 번 사용하면 더 이상 충전이 불가능한 전지

• 특징: 사용할 때 화학 반응이 일어나 전기를 생성하지만, 한 번 방전되면 재충전할 수 없음

• 예시: 건전지, 수은전지

• 용도: 주로 긴 시간 동안 일정한 전력을 필요로 하는 소형 기기(시계, 리모컨 등)에 사용

이차전지 (Secondary Battery)

 

• 정의: 여러 번 충전해 사용할 수 있는 전지

• 특징: 방전 후 충전을 통해 원래 상태로 복구할 수 있음. 친환경적이고 경제적임

• 예시: 리튬이온전지(LIB), 니켈-메탈 하이브리드(NiMH) 전지

• 용도: 전기차, 휴대폰, 노트북, 에너지 저장 시스템 등 다양한 애플리케이션에 사용

 

리튬이온전지(LIB,Lithium-Ion Battery)

 

• 정의: 가장 흔히 사용하는 이차전지의 한 종류

• 특징:

    - 구성: 양극재, 음극재, 전해질, 분리막
    - 장점: 긴 수명, 충전 용이성, 높은 에너지 밀도
    - 단점: 에너지 밀도와 안정성 측면에서 개선 필요

• 용도: 에너지 밀도가 높아 전기차와 같은 장거리 주행용 모빌리티에 많이 사용됨

일차전지는 한 번 사용하면 재충전할 수 없어 단순한 기기에 사용되지만, 이차전지는 여러 번 충전해 사용할 수 있어 전기차와 같은 고성능 기기에 사용됩니다. 이차전지 중에서는 리튬이온전지가 가장 널리 사용되고 있으며, 현재의 배터리 기술을 주도하고 있습니다.

전고체전지(Solid-state Battery)

 

• 정의: 전고체전지는 전해질을 고체로 대체한 배터리로, 에너지 밀도와 안정성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

• 구성요소: 리튬이온전지는 양극재, 음극재, 전해질, 분리막으로 구성되지만, 전고체전지는 고체전해질이 분리막의 역할을 겸합니다.

주요 장점

1. 안정성 향상:

• 가연성 유기 용매를 사용하지 않아 화재나 폭발 위험이 적음

•   고체전해질이 강성이 높아 양극과 음극의 접촉을 잘 차단

2. 높은 에너지 밀도:

• 안전성이 높아 냉각장치나 외장 케이스 최소화 가능

• 리튬메탈 음극재 사용으로 에너지 밀도 크게 향상

3. 온도 변화에 용이:

• 전고체전지는 -40°C~100°C에서 문제없이 작동 가능

• 겨울철 방전 문제와 고온 화재 위험 개선

4. 공정 단순화 및 원가 절감:

• 바이폴라 구조로 전극 적층 가능.

• BMS, 냉각 시스템 최소화로 공정 단순화 및 원가 절감.

기술적 도전 과제

 

• 낮은 이온 전도성:

    - 고체전해질의 이온 이동성이 낮음
    - 다양한 고체전해질 연구 개발 진행 중

전고체전지 시장 동향

 

• 고체전해질 종류: 유기계(폴리머)와 무기계(황화물계, 산화물계)로 나뉨. 황화물계가 가장 상용화 가능성이 큼

• 연구 현황:

    - 양극: 삼원계 양극재(NCM, NCA) 사용
    - 음극: 리튬메탈이 주요 후보

경제적 과제와 미래 전망

 

• 원가 절감 필요:

    - 현재 전고체전지의 고체전해질 가격이 높음.
    - 대량 생산 및 공정 개선으로 가격 하락 기대.

• 포스코그룹의 역할:

    - 고체전해질 및 리튬메탈 음극재 생산 준비 중
    - 포스코JK솔루드솔루션 설립, 프롤로지움 투자 등의 노력
    - 황화리튬 공급망 확보 중

포스코그룹은 전고체전지 원료와 소재 분야에서 경쟁력을 확보하여 글로벌 시장 변화에 대응하고 새로운 부가가치를 창출하기 위한 노력을 지속할 것입니다.

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※ 배터리 안전성 고려 스타트업 (수상기업 및 서울대/KAIST/MIT 협업)

STANDARD ENERGY

 

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"Efficiency is doing things right;
Effectiveness is doing the right things"
- Peter Drucker (작가이자 경영학자)

 

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똥깡아지 맹끼 인스타그램

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p.s. 스타트업을 성공한 모두가 입을 모아 말하는 모든 일을 진행해 나감에 가장 중요한 것은 다양성을 포용하며 신뢰를 기반으로 하는 팀워크이다.